پایان نامه درمورد مواد غذایی و شیمیایی

دانلود پایان نامه

ریزوسفر داخلی : بافت ریشه که شامل اندودرم و لایه کورتیکال است.
ریزوپلان : سطح ریشه که شامل اندودرم و لایه کورتیکال است.
ریزوسفر خارجی : خاک اطراف ریشه که تحت تاثیر تراوشات ریشه است (Botelho & Mendonca-Hagler, 2006).
میکروارگانیسم‌ها معمولاً کلاهک ریشه، اپیدرم و کورتکس را کلونیزه می‌کنند. حتی گیاهان که بصورت هیدروپونیک کشت می شوند نیز دارای ریزوسفرند. حجم ریزوسفر بر اساس نوع خاک، گونه گیاهی، سن و فاکتورهای محیطی از چند میلی‌متر تا چند سانتی‌متر است (Joseph et al., 2007).
ریزوسفر زیستگاه مناسبی برای تکثیر میکروارگانیسم‌هایی است که باعث حفظ سلامت گیاه و حاصلخیزی خاک می‌شوند (Lynch, 1990).
ترشحات ریشه سرشار از اسیدهای آمینه، مونوساکاریدها و اسیدهای‌آلی است و سرانجام جامعه میکروبی در ریزوسفر فعال‌اند و با تجزیه این مواد و ترشح ترکیبات پیچیده و لیز سلول‌های گیاهی نقش مهمی در رشد گیاه و اکولوژی خاک دارند. کل این مواد به Rhizodeposition معروف‌اند و یک حالت پویا و دینامیک است و با توجه به گیاه، سن گیاه، کولیتوار و شرایط زنده و غیرزنده فرق می‌کند. مقدار این مواد بین mg 100-0 کربن بر حسب وزن خشک یا %40-30 فتوسنتز است و شامل آمینواسید، موسیلاژ، آنزیم و … است.
بسیاری از این ترکیبات جاذب شیمیایی، نقش غذا و تحریک کننده بیان ژن هستند. و بنابراین بر کلونیزاسیون موثراند (Compant et al., 2010). کلونیزاسیون ریشه در واقع پروسه‌ایی است که بوسیله آن ریزوباکترها، در حضور میکروفلور مضر خاک به بذر، قسمت رویشی گیاه یا خاک معرفی شده در طول ریشه پخش می‌شوند، تکثیر یافته و بقاء پیدا‌می کنند (Weller, 2007). این کلونیزاسیون می تواند بصورت اتصال به ریشه، به صورت آزاد یا اندوفیت باشد.
یکی از گروه‌های میکروبی ریزوسفر که ریشه را کلونیزه می‌کند و اثرات مفیدی روی آن دارند باکتری‌های تحریک کننده رشد گیاه یا (PGPR) هستند. این اصطلاح اولین بار توسط کلوپر و اسکروج ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPB) نامیده شدند Compant et al.,2005)). در سال‌های اخیر تعداد زیادی از این باکتری‌ها شناسایی و تعداد کمی هم بصورت تجاری درآمده‌اند که باعث جلب توجه در استفاده از آن ها بعنوان روش جایگزین برای محصولات شیمیایی شده است (Fravel et al., 2005).
میکروارگانیسم‌ها ترشحات ریشه را درک می‌کنند و به سوی آن‌ها حرکت می‌کنند و به آن‌ها این امکان داده می‌شود که ریزوسفر و ریزوپلان را کلونیزه کنند و در آن‌جا رشد و تکثیر یابند. این ترشحات هم باکتری‌های مضر و هم باکتری‌های مفید و قارچ‌ها و دیگر میکروارگانیسم‌ها را به سمت گیاه جذب می کند بنابراین باکتری‌های مفید ریزوسفر باید از یکسری ویژگی‌ها برای قدرت رقابت بالا در کلونیزاسیون ریشه برخوردار باشند. بنابراین توانایی بالای کلونیزاسیون و رقابت برای این ارگانیسم‌ها لازم است (Compant et (al., 2010. پتانسیل کلونیزاسیون مربوط به تهیه مواد غذایی از ریشه برای میکروب و همچنین ژن‌های لازم برای کلونیزاسیون است. اگرچه سطح کلونیزاسیون نقش مهمی در بیوکنترل دارد، تولید ترکیبات خاص نیز نقش مهمی در بیوکنترل دارد (Botelho & Mendonca-Hagler, 2006).
تولید انواع آنتی‌بیوتیک ، سیدروفور ، آنزیم‌های لایتیک از جمله مزایای مفید برای کلونیزاسیون است. آنالیز ژنی برخی از باکتری‌های ریزوسفر مثلPseudomonas fluorescense PF-5 , Bacillus amyloliquefaciens FZB42 نشان می‌دهد که یک دسته ژن بزرگ برای تولید آنتی‌بیوتیک وسیدروفور دارند. و در واقع کلونیزاسیون ناقص منجر به کاهش فعالیت بیوکنترلی می‌شود. در واقع کلونیزاسیون کلید موفقیت در بیوکنترل است.
کاهش بیماری توسط باکتری‌ها به توانایی کلونیزاسیون ریشه ربط دارد. ارتباط عکس بین میزان جمعیت P. fluorescens2-79 و تعداد لکه‌های ناشی از بیماری Take-all روی برگ گندم است. که در واقع کلونیزاسیون موفق رشه گندم باعث کاهش بیماری می‌شود Bull et al., 1991)). کلونیزاسیون موثر و کافی ریشه هنگامی رخ می‌دهد که باکتری بتواند در زمان و مکان مناسب نیج اکولوژیکی را اشغال نماید و مانع از رشد و بقاء پاتوژن شود Lutenberg & Dekkers,1991)).
1-2-2- دیگر ویژگی‌های لازم برای کلونیزاسیون: فلاژلا :
فلاژلین باکتری‌ها یک ترکیب مهم فلاژلاست و در واقع سیستم دفاعی گیاهی را تحریک می‌کند. اغلب اختلال در کلونیزاسیون ریشه توسط سودموناس‌ها مربوط به موتانت‌هایی اند که حرکت ندارند (Bakker et al., 2007).
LPS: زنجیره o-antigene نقش مهمی در کلونیزاسیون دارد. موتانت‌های فاقد o-antigene سرعت رشد کمتری نسبت به استرین والدی دارند و این امر در کلونیزاسیون ناقص نقش دارد. وجود LPS در کلونیزاسیون ریشه سیب زمینی توسط P. fluorescensWCS37 نقش ندارد اما در کلونیزاسیون ریشه گوجه‌فرنگی توسط P .fluorescens pcl1205 نقش دارد.
توانایی سنتز آمینواسید و ویتامین B1: برخی از مطالعات نشان می‌دهد که استفاده از اسیدهای آلی اساس کلونیزاسیون ریشه است. موتانت‌هایی از استرین P. fluorescensWCS 365 که توانایی استفاده از مواد قندی را نداشتند رفتاری شبیه استرین وحشی داشتند. ولی موتانتی که نقص در استفاده از آمینواسید داشت توانایی کلونیزاسیون کمی هم داشت ((Simon et al., 1996.
تحقیقات در کلونیزاسیون ریشه توسط سودموناس‌ها نشان می‌دهد توانایی استفاده از مالات و سوکیسنات بیشتر از گلوکز و فروکتوز برای کلونیزاسیون ریشه است Compant et al., 2000)).
کروم سنسینگ Quorum sensing: تنظیم کننده بسیاری از ویژگی‌های باکتری‌ها مثل تولید آنتی‌بیوتیک، سیدروفور و HCN و … . است و در کلونیزاسیون ریزوسفر و ریزوپلان نقش دارد. زمانیکه جمعیت باکتری‌ها به حد خاصی رسید سلول‌های باکتریایی متابولیت‌های خارج سلولی خاصی را تولید می‌کنند، در حالی که تا جمعیت به حد خاص نرسد باکتری‌ها میلی برای تولید متانولیت‌ها ندارد. یکی از این مواد N-acyl homoserine است البته برخی تحقیقات نشان می‌دهد که Q.S برای کلونیزاسیون برخی از استرین‌های لازم و ضروری نیست.
موتانت‌هایی از Serratia liquefaciens هیچ تغییری در کلونیزاسیون گوجه نشان ندادند حال آنکه موتانت‌هایی از استرین P. fluorescns 2P24 فعالیت بیوکنترلی کمتری نسبت به Take-all داشتند.
gacS/gacA: سنسور کیناز gac/S و تنظیم کننده پاسخ محیطیgac/A اجزاء سیستم دو جزیی پروتئینی می‌باشند که در طیف وسیعی از باکتری‍‌‌های گرم منفی از جمله سودوموناس فلورسنت قرار دارند. موتانت در این سیستم توانایی بیوکنترلی بسیاری از استرین‌ها را کم می‌کند. در سودوموناس‌ها از جملهP. fluorescens CHA0 تولید HCN، پایولوتئورین، پیرول نیترین تحت کنترل این سیستم است (Hass & Defago, 2005).
پروتئین‌های سطحی Cell-Surface proteins: سبب چسبیدن باکتری به ریشه می‌شوند و شامل پروتئین‌های غشاء خارجی (outher membrane pr) و الگوتینین (Agglutinin)اند. اگر این ویژگی نقش مهمی در کلونیزاسیون دارد اما برای همه استرین‌ها لازم نیست. بعنوان مثال برای کلونیزاسیون ریشه لوبیا توسط P .putida لازم است. ولی در 30 استرین جدا شده از ریشه سیب زمینی و گوجه‌فرنگی لازم نبود (.(Corbell et al., 1995
بنابراین باکتری‌ها در ریزوسفر بقاء پیدا می‌کنند، از مواد مترشحه ریشه استفاده کرده، تکثیر می شوند، ریشه را کلونیزه می کنند و توانایی رقابت با پاتوژن ها را پیدا می‌نمایند.
جنس‌های مختلفی از باکتری‌ها از جمله Serratia ,pseudomonas ,Bacillus ,Azotobacter و … بعنوان باکتری‌های محرک رشد شناخته شده‌اند. از میان PGPRهای شناخته شده دو جنس Bacillus و Pseudomonas گسترده‌ترین مطالعات را به خود اختصاص داده‌اند (.(Compant et al.,2010
3-2- استفاده از باکتری های سودوموناس فلورسنت در کنترل بیولوژیک:
جنس سودوموناس pseudomonas sensu stricto)از زیر رده گاما پروتئوباکتریا) با همولوژی rRNA متشکل شده از تعدادی گونه که متعلق به گروهی از جنس وسیع سودموناس (Pseudomonas sensu stricto lato) است. این گونه‌ها شامل:
P. putida- P .aeruginosa – P. fluorescense و P. syringae و چند گونه کوچک دیگر است. گونه تیپ گونه P .aeruginosa است که بعنوان یک بیمارگر فرصت طلب اهمیت ویژه‌ایی در پزشکی دارد.